當下,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池是電動車行業的兩大主流電池技術路線。不過在安全性方面,磷酸鐵鋰電池的安全性得到更普遍的認可,三元鋰電池的安全性目前仍然是行業痛點和難點。
基于此,3月10日晚,廣汽埃安發布了自主研發的新一代動力電池安全技術——彈匣電池系統安全技術(以下簡稱“彈匣電池”),并在行業首次實現了三元鋰電池整包針刺不起火,重新定義三元鋰電池的安全標準。
四大核心技術
顧名思義,彈匣電池以將電池置于形似彈匣的安全艙內而得名,該技術從電芯材料、電池結構、冷卻系統和電池管理系統四個緯度,提升了動力電池的安全性。
超高耐熱穩定的電芯
電池的起火爆炸往往是由電芯內部短路發熱,進而引發熱失控并蔓延至整個電池包所造成的。于是,要想電池不自燃,首先要保證電芯不會熱失控。
廣汽埃安彈匣電池的電芯通過正極材料的納米級包覆及摻雜技術的應用,能有效提升熱穩定性,防止熱失控;電解液新型添加劑的應用實現了SEI膜的自修復,從而改善電芯壽命,降低電芯短路風險;高安全電解液,通過特殊電解液添加劑,在加熱至120℃以上時,在活性材料表面自發聚合形成高阻抗特性聚合物膜,大幅降低熱失控反應產熱。這些關鍵技術的應用,使電芯的耐熱溫度提升了30%。
超強隔熱的電池安全艙
過網狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體,彈匣電池構筑了超強隔熱的安全艙,終實現三元鋰電芯熱失控不蔓延至相鄰電芯。同時,電池包上殼體能耐溫1400℃以上,從而有效保護電池整包。
極速降溫的速冷系統
通過全貼合液冷系統、高速散熱通道、高精準的導熱路徑的設計,彈匣電池實現了散熱面積提升40%,散熱效率提升30%,有效防止熱蔓延。
全時管控的第五代電池管理系統
彈匣電池采用車規級新一代電池管理系統芯片,可實現每秒10次全天候數據采集,相比前代系統提升100倍,以24小時全覆蓋的全時巡邏模式,對電池狀態進行監測。發現異常時,立即啟動電池速冷系統為電池降溫。
廣汽埃安方面強調稱,彈匣電池是一個提升動力電池安全性的系統性技術,它不是純粹的結構性優化,也不是簡單地增加隔熱,而是從電芯本征安全提升、到被動安全強化、再到軟件主動防控的一整套安全技術,同時也是一項集軟硬件一體化、具備高防御能力的智能安全技術。
整包針刺不起火
目前,電動車行業對于整車安全的共識已由單體安全轉向系統安全,提升電池整包的安全性能已成為行業的主流趨勢。電芯安全解決的是電池本質安全,而整包安全是以系統思維解決從電芯、模組到系統的多方位安全,相比電芯安全更為重要,也更難實現。
基于“防止電芯內短路,短路后防止熱失控,以及熱失控后防止熱蔓延”的設計思路,彈匣電池采用類似安全艙的設計,可有效阻隔熱失控電芯的蔓延、當偵測到電芯電壓或溫度等出現異常時,自動啟動電池速冷降溫系統為電池降溫。
為驗證彈匣電池的安全性,廣汽埃安還公布了中國汽車技術研究中心的測試視頻,對搭載了彈匣電池系統安全技術的三元鋰電池整包進行針刺熱擴散試驗。
試驗結果顯示,廣汽埃安的三元鋰(彈匣電池)整包在試驗過程中熱事故信號發出5分鐘后,僅出現短暫冒煙,無起火和爆炸現象。靜置48小時后,電壓降至0V,溫度恢復至室溫。針刺后只有被刺電芯模塊熱失控,沒有蔓延到其他電芯。打開電池整包,內部結構完好。
廣汽埃安方面表示,彈匣電池之所以能夠成功通過針刺試驗,主要是基于上述四大核心技術,即超高耐熱穩定的電芯、超強隔熱的電池安全艙、極速降溫的速冷系統和全時管控的第五代電池管理系統。
值得一提的是,彈匣電池雖然增加了大量的安全設計,但同時在冷卻系統、電芯設計、整包布置等方面進行全面優化。搭載彈匣電池系統安全技術的電池包,相對于同類普通電池包,體積能量密度提升9.4%,重量能量密度提升5.7%,成本下降10%。
在業界看來,彈匣電池的發布有望重新定義三元鋰電池的安全標準,對新能源汽車產業的發展有著積極正向的意義。據悉,今年開始,“彈匣電池”將會在AION全系車型上陸續搭載。
(原標題:廣汽埃安發布“彈匣電池”,首次實現?三元整包針刺不起火)